Ученые стали на один шаг ближе к достоверной имитации гамма-всплеска

Используя всё более мощные лазеры, исследователи из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL), США, создали рекордное число электрон-позитронных пар, открывая таким образом новые возможности изучения экстремальных астрофизических явлений, таких как черные дыры и гамма-всплески.

Поставив эксперименты с использованием трех систем лазеров: системы Titan, расположенной в LLNL; системы Omega-EP, находящейся в Лаборатории лазерной энергетики и системы Orion, расположенной в исследовательской организации Atomic Weapons Establishment (AWE), Соединенное Королевство — физик из LLNL Хью Чэнь и её коллеги создали около одного триллиона позитронов (частиц антиматерии). В предыдущих экспериментах, проводимых на лазере Titan в 2008 г., команда Чэнь смогла создать лишь несколько миллиардов позитронов.

Позитроны, или «антиэлектроны» представляют собой частицы, имеющие такую же массу, что и электроны, однако отличающиеся от последних знаком заряда. Образование высокоэнергетических электрон-позитронных пар характерно для экстремальных астрофизических условий, которые наблюдаются, например, при стремительном коллапсе звезды и образовании черной дыры. Эти пары в конечном счете излучают свою энергию в форме экстремально мощных гамма-всплесков. Гамма-всплески (GRB) являются самыми яркими электромагнитными событиями во Вселенной, и они могут длиться от нескольких миллисекунд до нескольких минут. Механизм, лежащий в основе этих событий, до сих пор остается загадкой для ученых.

В ходе проведенных экспериментов исследователи установили, что количество произведенных электрон-позитронных пар быстро растет с увеличением мощности лазера, а это означает, что «доступные в ближайшем будущем лазеры с энергиями порядка 10 кДж позволят увеличить выход частиц антиматерии до ста раз».

В будущем команда Чэнь планирует использовать мощности Национального комплекса зажигания LNLL для проведения экспериментов по созданию антиматерии при помощи лазеров для изучения физики слияний релятивистских пар в гамма-всплесках путем создания все более высокоэнергетических электрон-позитронных пар.